物聯(lián)網(wǎng)概論 課件 第9章 物聯(lián)網(wǎng)的接入和承載

《物聯(lián)網(wǎng)概論（第3版）》第9章物聯(lián)網(wǎng)的接入和承載第9章物聯(lián)網(wǎng)的接入和承載9.1有線接入技術9.2短距離無線IP接入技術9.3基于移動通信網(wǎng)絡的接入9.4核心通信網(wǎng)絡9.5物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O計開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)的承載網(wǎng)絡互聯(lián)網(wǎng)電信網(wǎng)行業(yè)專網(wǎng)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛3物聯(lián)網(wǎng)接入方式利用各種無線IP接入技術無縫接入互聯(lián)網(wǎng)利用各種有線接入技術接入互聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡通過網(wǎng)關接入互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)中的設備節(jié)點直接接入公共移動通信網(wǎng)絡或行業(yè)專網(wǎng)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛4通信網(wǎng)絡種類接入網(wǎng)絡移動通信網(wǎng)絡核心傳輸網(wǎng)絡核心交換網(wǎng)絡互聯(lián)網(wǎng)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛5通信網(wǎng)絡之間的關系物聯(lián)網(wǎng)傳輸層中的通信網(wǎng)絡《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛69.1有線接入技術9.1.1以太網(wǎng)接入9.1.2銅線接入9.1.3光纖接入9.1.4HFC接入9.1.5電力線接入9.1.1以太網(wǎng)接入《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛8IEEE802參考模型物理層媒介訪問控制（MAC）層

邏輯鏈路控制（LLC）層

以太網(wǎng)體系結構物理層RJ-454對雙絞線媒介訪問控制層MACCSMA/CD《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛9以太網(wǎng)的組網(wǎng)方式以太網(wǎng)接入《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛10交換式以太網(wǎng)和共享式以太網(wǎng)帶寬獨享/共享11以太網(wǎng)MAC幀與802.3的不同：長度變類型無填充12以太網(wǎng)標準命名方法<數(shù)據(jù)率><信號方式><最大網(wǎng)段長度><數(shù)據(jù)率><BASE>-<abc>a表示物理媒介類型或距離。T表示雙絞線，F(xiàn)表示光纖，K為背板，C為銅纜S為短距離光纖，L為長距離光纖，E為甚長距離光纖b表示信號編碼方案R表示64B/66B的物理層編碼方案。c表示通路數(shù)或波長數(shù)一般情況下c為1、4或10，為1時通常省略。1314以太網(wǎng)典型組網(wǎng)配置以太網(wǎng)交換機的類型直通式存儲轉發(fā)式159.1.2銅線接入xDSL接入技術非對稱用戶線ADSL高比特率數(shù)字線（HDSL）甚高速數(shù)字用戶線（VDSL）非對稱數(shù)字用戶線（ADSL）速率自適應數(shù)字用戶線（RADSL）等?！段锫?lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1617ADSL技術ADSL是在無中繼的用戶環(huán)路網(wǎng)上使用負載電話線提供高速數(shù)字接入的傳輸技術“非對稱”是指非雙向平均傳輸高速信號，即上行信息傳輸速率和下行速率不一樣采用FDM（頻分復用）與DMT（離散多音頻技術）傳送電話和數(shù)據(jù)業(yè)務。其中低頻部分提供普通電話業(yè)務（POTS）信道18ADSL頻譜劃分ADSL將用戶的雙絞線頻譜分成3部分：低頻部分、上行信道和下行信道19ADSL技術通過無源濾波器使電話信道與數(shù)字信道分開數(shù)字信道分為一個640kb/s～1Mb/s的中速上行數(shù)字傳輸通道（占據(jù)10～50kHz的頻帶，主要用于傳送控制信息，如VOD中的節(jié)目選擇、快進和快退等）一個速率為1.5～9Mb/s的高速下行數(shù)字傳輸通道（占據(jù)50kHz以上的頻帶）由于采用FDM，因此這三個信息通道可同時工作于一對電話線20ADSL技術ADSL接入網(wǎng)按照傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式可以分為基于分組的和基于ATM的接入網(wǎng)如果是基于分組的方式，接入節(jié)點（AccessNode）連接IP路由器如果是基于ATM的方式，則接入節(jié)點連接ATM主干網(wǎng)交換機，這種傳輸方式被稱為“ATMoverADSL”21ADSL接入網(wǎng)一般結構示意圖

ADSL接入網(wǎng)一般結構示意圖9.1.3光纖接入光纖到小區(qū)（FTTC）、光纖到辦公樓（FTTB）、光纖到戶（FTTH）、光纖到辦公室（FTTO）、光纖到遠端模塊局（FTTR《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛22光接入網(wǎng)OAN的定義共享同一網(wǎng)絡側接口且由光接入傳輸系統(tǒng)支持的一系列接入鏈路光接入網(wǎng)其實可以理解為把程控交換機出局的電傳輸改為光傳輸擴大程控交換機的覆蓋范圍?！队嬎銠C網(wǎng)絡技術》-韓毅剛23光纖接入分類有源光網(wǎng)絡AON無源光網(wǎng)絡PON《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛24FTTH接入的網(wǎng)絡結構ONU在用戶側《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛259.1.4HFC接入光纖同軸電纜混合接入同軸電纜帶寬高達1GHz《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛26HFC原理在HFC接入中，以頻分復用方式把電話、低速數(shù)據(jù)、寬帶數(shù)字視頻（VOD）、寬帶模擬電視（CATV）綜合在一起，調制到光纖和同軸系統(tǒng)中進行傳輸饋線系統(tǒng)用光纖，以頻分方式復用；配線系統(tǒng)用同軸電纜，構成樹型拓撲結構《計算機網(wǎng)絡技術》-韓毅剛27HFC的傳輸結構前端傳輸線路用戶端《計算機網(wǎng)絡技術》-韓毅剛2829HFC網(wǎng)絡結構圖HDT（主機數(shù)字終端）9.1.5電力線接入電力線接入PLCPowerLineCommunication數(shù)據(jù)傳輸速率在2～200Mbit/s《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛30電力線接入設備用戶端需要配置PLC調制解調器ISP需要配置局端設備《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛319.2短距離無線IP接入技術9.1.1Wi-Fi9.1.2藍牙9.1.3UWB技術IEEE無線傳輸技術協(xié)議標準Wi-Fi（IEEE802.11）藍牙（IEEE802.15.1）UWB（IEEE802.15.3a）ZigBee（IEEE802.15.4）WiMAX（IEEE802.16）MBWA（IEEE802.20）《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛33ITU-T無線IP接入技術標準GPRSCDMA1X3G4G《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛349.2.1Wi-Fi《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛351．Adhoc組網(wǎng)模式2．AP組網(wǎng)模式Wi-Fi核心技術EEE802.11aEEE802.11bEEE802.11gEEE802.11n《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛36WLAN標準IEEE802.11標準1997年發(fā)布，1999年補充802.11a和802.11b2.4GHz速率為2Mbit/sIEEE802.11a5GHz最高速率為54Mbit/sIEEE802.11b2.4GHz5.5Mbit/s和11Mbit/s37WLAN標準IEEE802.11g2003年兼容802.11b速率為54

Mbit/sIEEE802.11n2009年發(fā)布兼容802.11a/b/g2.4GHz或5GHz4×4MIMO20MHz標準帶寬時，最高速率為300Mbit/s40MHz帶寬時，速率為600Mbit/s38802.11協(xié)議棧802.11協(xié)議棧LLCMACPLCP物理層匯聚協(xié)議（PLCP）提供物理層SAP將MAC幀映射成媒介能夠傳輸?shù)母袷絇MD調制/解調；編碼/解碼1．Adhoc組網(wǎng)模式Wi-Fi的Adhoc組網(wǎng)模式《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛412．AP組網(wǎng)模式AP無線接入點擴展服務集ExtendedServiceSetESS《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛42無線局域網(wǎng)的接入實例無線局域網(wǎng)的接入方式《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛439.2.2藍牙1.藍牙協(xié)議2.藍牙組網(wǎng)技術《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛44藍牙性能指標工作頻段為2.4～2.4835GHz距離為10~100m速率一般為1Mbit/s藍牙4.0核心規(guī)范2010年7月推出速率達到24Mbit/s《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛451.藍牙協(xié)議底層中間層應用層《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛46藍牙協(xié)議棧《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛472.藍牙組網(wǎng)技術微微網(wǎng)piconetPC對PC組網(wǎng)方式PC對藍牙接入點《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛48藍牙PC對PC組網(wǎng)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛49藍牙接入點網(wǎng)絡結構示意圖藍牙網(wǎng)關設備《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛509.2.3UWB技術超寬帶UWBUltraWide-Band無線個域網(wǎng)WPAN《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛51無線通信技術種類窄帶寬帶超寬帶《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛52UWB協(xié)議分層模型WiMedia聯(lián)盟《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛53

9.3移動通信網(wǎng)絡9.3.1移動通信網(wǎng)的組成結構9.3.2第二代移動通信網(wǎng)絡2G9.3.3第三代移動通信網(wǎng)絡3G9.3.4第四代移動通信網(wǎng)絡4G9.3.5第五代移動通信網(wǎng)絡5G移動通信網(wǎng)絡第一代移動通信網(wǎng)絡模擬通信網(wǎng)絡，已被淘汰第二代移動通信網(wǎng)絡2G網(wǎng)絡，有GSM和CDMA兩種制式采用電路交換技術第三移動通信網(wǎng)絡，3G第四代移動通信網(wǎng)絡，4G網(wǎng)絡第五代移動通信網(wǎng)絡，5G網(wǎng)絡《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛559.3.1移動通信網(wǎng)的組成結構移動臺基站系統(tǒng)交換系統(tǒng)運維中心《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛569.3.2第二代移動通信網(wǎng)絡2G《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛571.GSM體系結構2.GSM接口3.GSM的無線傳輸 9.3.2第二代移動通信網(wǎng)絡2G《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛58GSMCDMA1.GSM體系結構全球移動通信系統(tǒng)GSMGlobalSystemforMobileCommunications《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛59GSM組成基站子系統(tǒng)BSSBaseStationSubsystem移動臺MS網(wǎng)絡子系統(tǒng)NSSNetworkandSwitchingSubsystem操作子系統(tǒng)OSSOperationsubsystem《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛60GSM體系結構《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛61

2.GSM接口A接口Abis接口Um接口NSS系統(tǒng)內(nèi)部的許多其它接口《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛62

3.GSM的無線傳輸頻分雙工時分多址邏輯信道業(yè)務信道控制信道《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛632.5GGPRSCDMA1x《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛64GPRS通用分組無線服務技術GPRSGeneralPacketRadioService分組交換技術115.2Kbit/s《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛65GPRS的組網(wǎng)結構基于GSM《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛66CDMA1xCDMA2000的第一階段又稱為CDMA20001X《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛67CDMA1X網(wǎng)絡結構基于CDMA《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛689.3.3第三代移動通信網(wǎng)絡3G1.W-CDMA2.CDMA20003.TD-SCDMA4.3.5G 5.3.9G《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛693G標準W-CDMATD-SCDMACDMA2000WiMAX《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛701.W-CDMA3GPP四個版本R99R4R5R6《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛71W-CDMA系統(tǒng)組成核心網(wǎng)CN無線接入網(wǎng)絡UTRANUMTS陸地無線接入網(wǎng)終端用戶設備UE《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛72W-CDMA系統(tǒng)總體結構《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛73

2.CDMA20003GPP2組織演進的途徑CDMAOneCDMA20001xCDMA20003xCDMA20001xEV。《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛74

3.TD-SCDMA3GPP的R4版本多址接入方式相結合FDMATDMACDMA《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛75

4.3.5G高速分組接入HighSpeedUplinkPacketAccessHSPA技術高速下行分組接入技術HSDPA高速上行分組接入技術HSUPA《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛76

5.3.9GLTELongTermEvolution長期演進核心技術OFDM/FDMA“準4G”技術《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛77LTE的演進各種3G制式演進到LTE的過程《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛789.4.3第四代移動通信網(wǎng)絡4G數(shù)據(jù)傳輸速度固定狀態(tài)1Gbps移動狀態(tài)100Mbps《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛794G標準LTE-AdvancedWiMAXIEEE802.16m《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛804G關鍵技術正交頻分復用OFDM多輸入多輸出MIMO軟件無線電技術《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛81LTE網(wǎng)絡結構《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛82WiMAX微波存取全球互通WiMAXWorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccessIEEE802.16無線城域網(wǎng)WMAN《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛83WiMAX發(fā)展802.16e3G標準802.16m4G標準《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛849.3.5第五代移動通信網(wǎng)絡5GITU定義了5G網(wǎng)絡的三大應用場景增強型移動寬帶（enhancedMobileBroadBand，eMBB）海量機器通信（massiveMachineTypeCommunication，mMTC）超可靠低時延通信（Ultra-reliableandLowLatencyCommunications，uRLLC）?！段锫?lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛855G主要技術1.超密集網(wǎng)絡2.D2D技術3.綠色通信《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛869.4核心通信網(wǎng)絡9.4.1核心傳輸網(wǎng)絡9.4.2核心交換網(wǎng)絡9.4.1核心傳輸網(wǎng)絡《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛881.SDH傳輸網(wǎng)2.OTN1.SDH傳輸網(wǎng)同步數(shù)字體系SynchronousDigitalHierarchySDH采用光纖《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛89SDH幀結構塊狀幀《計算機網(wǎng)絡技術》-韓毅剛9091SDH網(wǎng)元終端復用器TM分插復用器ADM數(shù)字交叉連接設備DXC再生中繼器RGSDH網(wǎng)元都是光電設備92分插復用器ADMSDH獨有設備實現(xiàn)網(wǎng)絡中信號碼流的分配、交叉與組合提供支路信號的提取和插入上、下電路功能93數(shù)字交叉連接設備DXCDXC是一種具有1個或多個PDH(G702)或SDH(G707)信號,可以對任何端口信號(和/或其子速率信號)與其他端口的信號(和/或其子速率信號)間,進行可控連接和再連接的設備。2.OTN光傳送網(wǎng)OpticalTransportNetworkOTN在子網(wǎng)內(nèi)是全光傳輸在子網(wǎng)邊界處采用光/電/光轉換《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛94OTN定義能夠在光域上為客戶層信號提供傳送、復用、選路、監(jiān)控和主/備切換功能的一組功能實體《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛95OTN的關鍵技術OXC技術光交叉連接波分復用傳輸技術WDM光域內(nèi)的性能監(jiān)測和故障管理技術《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛96OTN的設備OTN線路（終端及再生）系統(tǒng)設備光分插復用設備（OADM）光交叉連接設備（OXC）97光傳送網(wǎng)的分層結構光通道層（Och）光復用段層（OMS）光傳輸層（OTS）SDH、IP、ATM、以太網(wǎng)等OCh層OMS層OTS層光媒介層客戶信號OTN98OTN幀格式4行4080列字節(jié)999.4.2核心交換網(wǎng)絡點到點通信的網(wǎng)絡組成端接設備交換設備傳輸鏈路《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛100核心交換網(wǎng)絡實例PSTN公用交換電話網(wǎng)X.25公用分組交換網(wǎng)ISDN綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)幀中繼網(wǎng)絡ATM網(wǎng)絡IP交換網(wǎng)絡《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛101交換網(wǎng)絡類型電路交換網(wǎng)絡分組交換網(wǎng)絡《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛102103電路交換網(wǎng)絡3個階段104分組交換網(wǎng)絡站點把長報文分割成分組每次向網(wǎng)絡發(fā)送一個分組分組流的處理方式有兩種：數(shù)據(jù)報虛電路105數(shù)據(jù)報每個分組獨立處理分組可以使用任何一條當前可用的路由分組可能不按順序到達分組可能會丟失接收方負責給分組重新排序，檢測丟失的分組，解決如何恢復的問題106數(shù)據(jù)報3個分組不同路由可能無序到達107虛電路數(shù)據(jù)傳送之前，站點之間建立一條路由建立連接(握手)使用呼叫請求分組和呼叫接收分組數(shù)據(jù)傳輸每個分組含有一個虛電路標識，不含目的地址節(jié)點不需要再為每個分組決定路由終止連接使用清除請求分組不是一條專用通路108虛電路3個分組同一路由分組交換網(wǎng)發(fā)展趨勢虛電路分組交換網(wǎng)淘汰中數(shù)據(jù)報分組交換網(wǎng)發(fā)展趨勢一切基于IPEverythingOverIP《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1099.5物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳